KR100944280B1 - 이물 또는 이상비평활물 검사장치 및 이물 또는이상비평활물 검사방법 - Google Patents

이물 또는 이상비평활물 검사장치 및 이물 또는이상비평활물 검사방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 이물 또는 이상비평활물 검사장치는 기판형상의 측정물의 표면의 평활도를 측정해서 이물 또는 이상비평활물을 검출하는 검출부재, 이물 또는 이상비평활물로부터 소정의 수평거리의 측정물의 표면에 오목부를 형성하는 마킹장치, 및 측정물의 표면에 1차 이온 빔을 조사 및 주사해서 오목부를 검출해서 이 오목부로부터 소정의 수평거리의 위치로부터 방출되는 2차 이온의 질량스펙트럼을 측정하는 질량스펙트럼 측정장치에 의해 구성된다.

Description

이물 또는 이상비평활물 검사장치 및 이물 또는 이상비평활물 검사방법{FOREIGN MATTER OR ABNORMAL UNSMOOTHNESS INSPECTION APPARATUS AND FOREIGN MATTER OR ABNORMAL UNSMOOTHNESS INSPECTION METHOD}
본 발명은 웨이퍼나 유리기판 등의 표면에 부착한 이물 또는 이상비평활물의 위치를 특정해서, 이물 또는 이상비평활물의 조성의 분석을 행하는 이물 또는 이상비평활물 검사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 1㎛ 이하의 이물 또는 이상비평활물의 검출을 행하는 것이 가능한 이물 또는 이상비평활물 검사장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이물 또는 이상비평활물 검사장치를 사용한 이물 또는 이상비평활물 검사방법에 관한 것이다.
웨이퍼 등의 기판의 표면에 부착하는 미소한 먼지나, 기판 상의 미소 배선의 결함 등을 검출하는 경우, 투수광장치를 사용한 광학수단에 의해 좌표정보와 함께 이물 또는 이상비평활물을 검출해서 얻어진 위치정보에 의거해서, 주사현미경에 의해 이물 또는 이상비평활물의 분석을 행하는 검사장치가 일본국 특개소 60-218845호 공보에 기재되어 있다.
또, 이물 또는 이상비평활물의 검출에 있어서 사용되는 광학수단의 레이저빔 의 스폿직경이 수 10㎛인 데 대해, 주사형 현미경의 주사 빔의 스폿직경은 0.1㎛로 작아서, 주사 빔을 이물 또는 이상비평활물에 조준하는데 장시간을 요한다. 또한, 측정물(피검체) 상의 미소물에 분석장치 등의 조준을 맞추기 위해서는, 측정물을 장착하는 XY스테이지에 대해서 미소물의 크기와 동일한 정도의 정밀도의 위치재현성을 확보할 필요가 있어, XY스테이지의 이동에 시간을 요해서, 200nm × 300nm 등의 기판의 검출에 장시간을 요한다. 이 때문에, 예를 들면, 시료 상의 미소물을 스폿직경이 조정된 레이저 빔에 의한 산란광으로 검출해서, 검출위치와 주사형 전자현미경(SEM) 등의 관찰위치를 피드백 제어장치에 의해 자동적으로 조정할 수 있는 장치가 일본국 특개평 11-23481호 공보에 보고되어 있다.　
이러한 미소물 분석장치에 있어서는, 미소물의 관찰, 분석의 효율이 향상된다. 그러나, 일반적으로, 레이저 빔 등의 광학적인 검출수단에서는, 회절한계가 파장범위(영역) 내에 있기 때문에, 실질적으로 검출가능한 미소물의 크기는 1㎛정도이다. 간섭광 등을 이용해도 서브미크론의 공간분해능을 가지는 것은 어렵다. 또, 미소물의 검출위치와 미소물의 관찰(혹은 분석)위치와의 위치맞춤의 정밀도는 기계적 기구에 의존하고 있기 때문에, 서브미크론의 정밀도를 기대하는 것은 어려워서, 1㎛ 이하의 미소물의 위치를 특정하는 것은 곤란하다. SEM 등에 의한 1㎛ 이하의 미소물의 위치를 특정하는 것은 용이하지만, 대전되기 쉬운 유기물 시료에서는 시료 표면의 도전처리가 필요해서, 유기 미소물의 분석에 유용한 TOF-SIMS 장치(time-of- flight secondary ion mass spectrometer)의 사용이 곤란해진다. 또한, 1㎛ 이하의 미소물에서는 분자간력의 지배력이 커지기 때문에, 포집작업은 매 우 어렵고, 포집할 수 있다고 해도 임의의 위치에 고정하는 것은 더욱 어려워진다.
그런데, 미세가공에 사용되는 나노인덴터는 삼각추형상의 인덴터를 가지고, 이것으로 대상물에 하중을 가해서 수 나노미터의 깊이의 가공을 가능하게 하는 것이다. 이런 종류의 나노인덴터를 사용해서 기판에 수 나노미터의 오목부에 촉매를 형성하고, 그 부위에 카본나노튜브를 성장시키는 방법이 일본국 특개 2004-107192호 공보에 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 기판형상의 측정물 상의 서브미크론 오더의 이물 또는 이상비평활물을 그 위치정보와 함께 확실히 검출하고, 이물 또는 이상비평활물을 측정물로부터 수집한 후 특정, 분석을 행할 필요가 없이, 신뢰성이 높은 분석을 효율적으로 행할 수 있는 이물 또는 이상비평활물 검사장치나, 이물 또는 이상비평활물 검사방법을 제공하는 데 있다. 특히, 본 발명의 목적은 미소한 유기물의 이물 또는 이상비평활물의 검출, 분석을 확실히 행할 수 있는 이물 또는 이상비평활물 검사장치나 ,이물 또는 이상비평활물 검사방법을 제공하는 데 있다.
본 발명자 등은 기판 등의 측정물의 표면의 평활도(또는 요철)를 측정함으로써, 측정물 표면 상의 이물 또는 이상비평활물을 검출해서, 이물 또는 이상비평활물로부터 떨어진 소정(특정) 위치에 오목부를 형성하고, 그 후, 질량스펙트럼측정수단에 의해 오목부로부터 떨어진 소정 위치의 질량스펙트럼을 얻어서, 이물 또는 이상비평활물의 분석이 가능한 것을 알아냈다. 이와 같은 발견에 의거해서, 단시간에 서브미크론 오더의 이물 또는 이상비평활물의 분석이 가능한, 본 발명의 이물 또는 이상비평활물 검사장치를 완성하기에 이르렀다.　
본 발명의 일 측면에 의하면,
기판형상의 측정물의 표면의 평활도를 측정해서 이물 또는 이상비평활물을 검출하는 검출수단;
이물 또는 이상비평활물로부터 소정의 수평거리의 측정물의 표면에 오목부를 형성하는 마킹수단; 및
측정물의 표면에 1차 이온 빔을 조사 및 주사해서 오목부를 검출해서 이 오목부로부터 소정의 수평거리의 위치로부터 방출되는 2차 이온의 질량스펙트럼을 측정하는 질량스펙트럼 측정수단;
을 가지는 것을 특징으로 하는 이물 또는 이상비평활물 검사장치가 제공된 다.
본 발명의 다른 측면에 의하면,
기판형상의 측정물의 표면의 평활도를 측정해서 이물 또는 이상비평활물을 검출하는 검출공정;
이물 또는 이상비평활물로부터 소정의 수평거리에 있는 측정물의 표면에 오목부를 형성하는 마킹공정; 및
측정물의 표면에 1차 이온 빔을 조사 및 주사해서 오목부를 검출해서 이 오목부로부터 소정의 수평거리의 위치로부터 방출되는 2차 이온의 질량스펙트럼을 측정하는 공정
을 가지는 것을 특징으로 하는 이물 또는 이상비평활물 검사방법이 제공된 다.
본 발명의 이물 또는 이상비평활물 검사장치나, 이물 또는 이상비평활물 검사방법은 기판형상의 측정물 상의 서브미크론 오더의 이물 또는 이상비평활물을 그 위치정보와 함께 확실히 검출할 수 있어, 이물 또는 이상비평활물을 측정물로부터 수집해서 특정, 분석을 행할 필요가 없이, 신뢰성이 높은 분석을 효율적으로 행할 수 있다. 특히, 본 발명의 이물 또는 이상비평활물 검사장치나, 이물 또는 이상비평활물 검사방법은 미소한 유기물의 이물 또는 이상비평활물의 검출, 분석을 확실히 행할 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부도면과 관련한 바람직한 실시형태의 다음 설명을 고려할 때 더욱 명백해질 것이다.
본 발명의 이물 또는 이상비평활물 검사장치에 있어서, 검사의 대상이 되는 측정물은 무기물 또는 유기물의 기판형상 부재이며, 매크로적으로 평면을 가지는 것이다. 구체적으로는, 측정물은 반도체 웨이퍼나 유리기판 등을 들 수 있다. 측정물 표면 상의 이물 또는 이상비평활물로서는, 무기물과 유기물의 어느 것이어도 된다. 또, 검사의 대상이 되는 이물 또는 이상비평활물로서는 측정물과 재질이 다른 것뿐만 아니라, 측정물과 재질이 동일하고 , 측정물 표면의 평활도보다 큰 볼록부 이어도 된다. 이물 또는 이상비평활물의 크기로서는, 측정물 표면 자체가 가지는 평활도를 넘는 크기이면, 어떤 크기여도 되고, 이물 또는 이상비평활물을 구형상 혹은 반구형상으로 가정했을 경우, 직경 1㎛ 이하의 서브미크론의 것도 대상으로 할 수 있다. 이하에 있어서, 용어 "이물 또는 이상비평활물"을 단순히 "이물"이라고만 한다.
본 발명의 이물검사장치에 있어서 사용되는 이물을 검출하는 검출수단으로서는, 기판형상의 측정물의 표면의 평활도를 측정가능한 것이면 된다. 구체적으로는, 주사형 전자현미경(SEM), 반사 전자현미경, 이온 현미경, 원자간력 현미경(AFM), 전기력 현미경(EFM), 자기력 현미경(MFM) 등을 적용할 수 있다. 주사형 전자현미경 (SEM)은 전자빔을 측정물에 조사해서 측정물로부터 방사되는 2차 전자, 반사 전자, 투과 전자, X선, 형광, 내부 기전력 등을 검출하는 것이다. 이온 현미경은 전자현미경에 있어서의 전자 대신에 양자, 헬륨이온, 리튬이온 등의 이온을 사용해서 측정물 표면의 상을 얻는 것이다. 원자간력 현미경(AFM)은 주사형 현미경의 일종이며, 캔틸레버(프로브)와 측정물 간에 작용하는 원자간력을 프로브의 상하방향의 변위로부터 측정해서, 측정물의 표면의 요철의 상을 얻는 것이다. 측정물이 무기물인 경우는, 주사형 전자현미경 등을 사용할 수도 있지만, 원자간력을 이용한 원자간력 현미경은 대기 중에서 측정할 수 있어, 장치가 소형이고, 측정물이 절연물이어도, 도전성 코팅을 하지 않고 측정할 수 있기 때문에, 특히 바람직하다. 이와 같은 원자간력 현미경으로서는, 표면의 검출을, 콘택트모드, 논콘택트모드, 탭핑모드 등으로 행하는 것을 들 수 있다.
콘택트모드 현미경에 있어서는, 측정물을 장착하는 원통형 등을 가진 시료대 상에 프로브를 설치해서 프로브의 첨단의 평판형상 부분에 레이저광을 조사해서 반사한 레이저광을, 4(4소자) 또는 2(2소자)분할의 포토다이오드의 중심에서 측정한 다. 프로브가 측정물 표면에 접근하면, 프로브를 측정물 표면에 끌어들일 수 있어, 프로브가 변형해서 측정물 표면과 접촉한다. 이 변형 때문에 반사광의 각도가 변화해서, 포토다이오드의 분할영역 간의 광기전력에 차이가 생긴다. 이 기전력의 차이를 피드백회로를 사용해서 일정하게 하도록(즉, 프로브의 변위를 일정하게 하도록) 프로브 또는 시료대를 Z축방향으로 상하방향으로 이동시키는 한편, XY방향으로 이 동시키면서 측정물 전면을 주사한다. 이 때의 XYZ 방향의 이동의 제어신호에 의해 측정물 표면의 상을 얻는다.
논콘택트모드 원자력간 현미경에 있어서는, 압전소자에 의해서 프로브를 상하로 공진시키면서 측정물 표면으로부터 수 나노미터 정도의 측정물 표면의 근방에 위치시켜, 측정물과 프로브 간의 원자간력을 측정한다. 이 원자간력을 피드백회로를 사용해서 일정하게 유지하도록 프로브 또는 시료대를 Z축방향으로 상하로 이동시키는 한편, XY방향으로 이동시켜, 측정물 전면을 주사한다. 이 때의 XYZ방향의 이동의 제어신호에 의거해서, 측정물 표면의 상을 얻는 것이다. 논콘택트모드 원자간력 현미경은, 비접촉상태에서 검출을 행하기 때문에, 프로브에 의한 측정물의 파괴를 방지할 수 있으므로, 본 발명에 사용되는 이물검출수단으로서 특히 바람직하다.
탭핑모드 원자력간 현미경에 있어서는, 프로브는 측정물 표면을 점프하는 방식으로 상하로 이동해서, 표면의 평활도를 측정한다. 이 원자력간 현미경은 분해능이 높고, 정밀한 측정, 액 중의 측정, 파괴되기 쉬운 측정물의 측정을 행할 수 있다.
본 발명의 이물검사장치에 사용되는 마킹수단으로서는, 이물로부터의 수평거리를 인식해서 측정물의 표면에 오목부를 형성하는 것이면, 어느 것이어도 되지만, 나노인덴터를 사용하는 것이 바람직하다. 나노인덴터는 첨단 직경 0.1 ~ 1㎛정도의 프로브(인덴터)를 가진다. 이 프로브 또는 측정물을 수직방향으로 이동시켜, 프로브를 측정물에 수10nm ~ 수㎛의 깊이까지 밀어넣도록 하중을 가한 후, 하중을 제거 해서, 측정물 표면에 오목부를 형성해서, 영률(Young's modulus)의 측정 등에 사용할 수 있다. 나노인덴터는 측정물에 홈을 형성하는 프로브, 프로브를 수직방향으로 구동하는 인덴터구동부, 프로브의 수직방향의 변위를 계측하는 변위계측부, 프로브와 측정물 간의 하중을 계측하는 하중계측부, 측정물을 장착하는 장착대의 위치를 결정하는 위치결정부 등을 구비한다. 프로브로서는, 측정물 표면의 경도보다 높은 경도를 가지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 어떤 재질의 측정물에도 적용할 수 있는 프로브로서는 다이아몬드제의 프로브를 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 나노인덴터에 있어서, 측정물 표면 상의 이물이 XY스테이지 등의 장착대 상의 이물의 위치정보와 함께 검출되면, 프로브가 측정물의 소정(특정) 위치 윗쪽에 배치되도록 장착대를 수평이동시킨다. 프로브가 배치되는 소정 위치로서는, 후술하는 질량스펙트럼 측정수단에 사용되는 1차 이온 빔의 주사범위 내에 이물과 함께 포함되는 위치인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 프로브의 소정 위치는 질량스펙트럼 측정수단에 사용되는 1차 이온 빔의 주사범위 내에 있는 위치의 윗쪽의 위치이거나, 또는 측정물의 이물검출영역 외부의 주변가장자리부의 윗쪽의 위치이어도 된다. 이 때의 장착대의 수평이동거리가 인식됨으로써, 프로브와 이물 간의 수평거리가 인식되어 기억된다. 프로브 또는 측정물의 장착대를 수직방향으로 이동시켜, 측정물 표면에 오목부를 형성하도록 프로브 첨단이 측정물 표면에 밀어넣어진다. 측정물 상에 형성되는 오목부로서는, 프로브 첨단 형상이 삼각추, 사각추, 원추 등 여러 가지 형상의 것이 있어, 그 첨단 형상에 따른 오목부 형상이 형성되지만, 예를 들면, 원추형으로 했을 경우, 직경 1㎛ ~ 10㎛, 깊이 0.1㎛ ~ 5㎛를 가 질 수 있다. 상기의 측정물 상에 형성되는 오목부의 크기와 형상은 후술의 비행시간형 2차 이온질량분석장치로 식별가능하면, 특히 제한될 것은 없다. 측정물 상의 오목부와 이물 간의 수평거리는 프로브와 이물 간의 수평거리에 상당한다.
상기 나노인덴터의 일례로서 도 1에 나타내는 것을 들 수 있다. 도 1에 나타내는 나노인덴터는 측정물(1)을 장착하는 XYZ 스테이지(3)와 나노인덴트 프로브 (2)를 가진다. 측정물을 장착하는 XYZ 스테이지는 측정물 상의 오목부(도 4의 C)를 형성하는 위치가 나노인덴트 프로브의 직하에 위치하도록 XY방향으로 이동한다. 이때의 XYZ 스테이지의 XY방향의 이동량을 인식하고, 검출수단에 의해 검출된 이물(도 4의 F)로부터의 수평거리를 기억한다. 또한, XYZ 스테이지가, 나노인덴트 프로브 첨단이 측정물 표면으로부터 소정의 깊이 위치에 이를 때까지, Z방향으로 상승해서, 측정물 표면에 오목부를 형성하게 되어 있다.
본 발명의 이물검사장치에 있어서 사용되는 질량스펙트럼 측정수단은, 측정물 표면에 1차 이온 빔을 조사 및 주사해서 측정물 상의 이물로부터 방사되는 2차 이온의 질량스펙트럼을 얻는 것이다. 질량스펙트럼 측정수단에서는, 측정물로부터 방출되는 2차 이온의 검출부에 있어서, 오목부로부터 방출되는 2차 이온이 확산되어, 검출부에 의해 포집되는 이온량이 크게 저하하기 때문에, 전기장 분포가 다른 부분을 오목부로서 검출할 수 있다. 검출된 오목부의 위치로부터, 인식, 기억되어 있는 수평거리에 있는 이물의 위치를 구하고, 그 위치로부터 얻어지는 2차 이온의 질량스펙트럼을 사용해서, 이물의 특정, 분석을 효율적으로 행할 수 있다.
이러한 질량스펙트럼 측정수단에 있어서, 1차 이온 빔의 스폿직경은, 검출되 는 이물을 구형상 또는 반구형상으로 가정했을 경우, 그 이물의 직경보다 작은 직경인 것이, 이물로부터 유래한 질량스펙트럼으로서 정보의 추출이 용이하기 때문에, 바람직하다. 1차 이온 빔의 스폿직경이 이물의 직경보다 큰 경우는, 이물을 포함하지 않는 주변부로부터의 질량스펙트럼과 이물 위치로부터의 질량스펙트럼의 차이 분석에 의해 얻어지는 질량스펙트럼을 이물의 질량스팩트럼으로서 추출할 수 있다. 1차 이온 빔의 스폿직경으로서는, 예를 들면, 0.1㎛ ~ 1㎛를 들 수 있다. 이러한 1차 이온 빔용 금속으로서는, 금, 비스무트, 갈륨, 인듐, 또는 게르마늄의 어느 하나가 일차 이온 빔의 스폿직경을 용이하게 작게 할 수 있는 액체금속이온총(LMIG)의 이온원으로서 시판되고 있기 때문에 바람직하다.
상기 질량스펙트럼 측정수단은 질량스펙트럼으로부터 이물의 특정을 행하는 데이터처리기구를 구비한 것이 바람직하다. 데이터처리기구의 예로서는, 질량스펙트럼의 피크분석, 참조시료와의 비교처리, 피크의 미분적분처리, 피크의 함수처리 등의 연산처리 등을 행하는 장치를 들 수 있다.
상기 질량스펙트럼 측정수단으로서는, 구체적으로는, 자장형 질량분석장치, 사중극형 2차 이온질량분석장치, 비행시간형 2차 이온질량분석장치(TOF－SIMS) 등을 들 수 있다. 측정모드로서는, 측정물을 절삭하면서 파괴적으로 측정하는 다이나믹모드나, 비파괴적으로 측정하는 스태틱모드 어느 것이라도 되지만, 비파괴적 측정을 행하는 스태틱모드가 바람직하다. 또, 이물검출수단으로서 주사형 현미경을 사용하는 경우는, 주사형 현미경을 질량스펙트럼 측정수단에 적용할 수도 있다. 질량스펙트럼 측정수단으로서는, 스태틱모드의 질량스펙트럼 측정수단의 1종인 비행 시간형 2차 이온질량분석장치가 바람직하다.
상기 비행시간형 2차 이온질량분석장치의 일례로서, 도 2에 나타내는 것을 들 수 있다. 도 2에 나타내는 비행시간형 2차 이온질량분석장치는 측정물(1)에 1차 이온을 조사하는 이온총(4)과 1차 이온이 조사됨으로써 측정물 표면으로부터 방출되는 2차 이온의 비행시간을 검출하는 검출기(5)를 가진다. 또한, 비행시간형 2차 이온질량분석장치는 1차 이온을 측정물 표면에 주사시키는 주사장치, 측정물 표면으로부터 방출되는 2차 이온을 가속하는 인출전극 등(도시하지 않음)을 구비한다. 이온총은 금, 비스무트, 갈륨, 인듐, 또는 게르마늄 등의 이온을 이온 빔형상 펄스로서 방사한다. 이온 빔의 스폿직경은 예측되는 이물의 직경보다 작아지도록 조정되고, 이온 빔은 XY방향으로 주사되어 측정물 표면을 순차적으로 조사하게 되어 있다. 이온총으로부터 방사된 이온이 측정물 표면에 충돌해서, 분자가 파괴되어, 프래그먼트나 이온화된 분자가 2차 이온으로서 방출된다. 검출기에 의해 포집된 2차 이온의 비행속도는 이온의 질량에 의존하고, 검출기에 도달할 때까지의 시간으로부터 2차 이온의 질량스펙트럼을 얻어, 분자 또는 분자의 프래그먼트의 특정을 행한다. 2차 이온의 에너지 분포는 질량분해능을 저하시키기 때문에, 에너지 수차를 감소시키기 위해 정전장에서 이온을 수렴시켜, 질량분해능의 향상을 도모하도록 해도 된다.　
상기 이물검사장치의 일례로서 도 3의 구성도에 나타내는 것을 들 수 있다. 도 3에 나타내는 이물검사장치는 검사수단으로서 원자간력 현미경(AFM)(10)과 마킹수단으로서 나노인덴터(20)와 비행시간형 2차 이온질량분석장치(도시하지 않음)를 가진다. 원자간력 현미경(10)에는, 캔틸레버(11), 주파수계측부(12), 피드백회로 (13), 압전소자(14), 초음파 XYZ 스테이지(15), XYZ 스테이지위치결정부(16), 이물검출부(17) 등이 설치된다. 나노인덴터(20)에는, 프로브(21), 인덴터구동부(22), 하중계측부(23), 변위계측부(24), 피드백회로(25), 원자간력 현미경(10)과 겸용되는 초음파 XYZ 스테이지(15), 원자력간 현미경(10)과 겸용되는 XYZ 스테이지위치결정부(16) 등이 설치된다.
원자간력 현미경(10)에 있어서의 캔틸레버(11)는 측정물(1) 표면과 수 나노미터 정도의 거리의 근방에 그 첨단이 위치하도록 배치되고, 압전소자(14)에 의해 상하로 공진된다. 주파수계측부(12)는 CPU(26)에 의해 제어되어, 캔틸레버(11)와 측정물(1) 간의 거리에 따라 변동하는 캔틸레버(11)의 진동의 진폭, 위상, 주파수를 측정한다. 피드백회로(13)는 주파수계측부(12)에 의해 측정된 캔틸레버(11)의 주파수 등의 변동을 상쇄해서, 측정치가 일정한 주파수가 되도록, 즉, 캔틸레버 (11)와 측정물(1) 간 거리가 일정하게 되도록, 수직이동기구(도시하지 않음)를 구동(작동)시켜 캔틸레버(11)의 위치를 변동시킨다. 초음파 XYZ 스테이지(15)는 CPU (26)에 의해 제어되는 XYZ 스테이지위치결정부(16)에 의해 제어되는 초음파리니어모터에 의해 XYZ 방향으로 고정밀도로 이동되는 XYZ 스테이지를 가진다.
이물검출부(17)는 캔틸레버(11)의 상하 이동량으로부터 측정물 표면의 요철과 비교해서 큰 볼록부를 이물로서 검출한다.　
나노인덴터(20)에 있어서의 인덴터구동부(22)는 측정물 상의 이물을 검출한 이물검출부(17)로부터의 이물검출신호가 입력되면 XYZ 스테이지위치결정부(16)를 개재해서 초음파 XYZ 스테이지(15)를 XY방향으로 이동시킨다. 초음파 XYZ 스테이지 (15)의 XY방향의 이동에 의해 프로브(21)를 측정물의 소정 위치에 위치시킨다. 이 때의 초음파 XYZ 스테이지의 수평방향의 이동량을 인식해서, CPU(26)에 기억한다. 그 후, 프로브(21)의 수직이동기구(도시하지 않음)를 구동시켜, 프로브 첨단이, 측정물 표면을 가압해서 소정 위치에 이를 때까지 밀어넣어진다. 이때 프로브(21)의 하중, 변위량을 각각 하중계측부(23), 변위계측부(24)에 의해 계측하고, 계측치로부터, 피드백회로(25)에 의해 프로브(21)의 이동량이 조정되어, 오목부가 형성된다.　
또, 원자간력 현미경의 기능을 가지는 나노인덴터장치도 시판되고 있기 때문에, 동일한 제어기구에 의해 이물의 검출과 오목부 형성을 행하는 것도 가능하다. 또, XYZ 스테이지도 초음파리니어모터를 사용하는 것에 한정되지 않고, 엔코더에 의한 제어기구를 가지는 스테이지와 압전소자에 의한 제어기구를 가지는 스테이지를 겸하는 것이어도 된다. 압전소자에 의한 스테이지 제어에 의해서 고정밀도로 이물의 검출과 오목부 형성을 행할 수 있다.
비행시간형 2차 이온질량분석장치(TOF－SIMS)로서는 도 2에 나타내는 것과 같은 것을 사용할 수 있다. 나노인덴터에 의해서 오목부가 형성된 측정물을 비행시간형 2차 이온질량분석장치에 세트하고, 이온총으로부터의 1차 이온을 측정물 표면에 조사 및 주사시킨다. 검출기에 있어서, 전기장 분포가 다른 부분을 오목부로서 검출한다. 오목부로부터 소정의 수평거리의 위치로부터의 2차 이온을 검출기로 포집해서, 이물의 질량스펙트럼을 얻는다. 1차 이온의 스폿직경이 이물의 직경보다 큰 경우, 이물의 질량스펙트럼은, 구체적으로는, 이하와 같이 해서 얻을 수 있다.
TOF－SIMS의 검출기로부터 얻어진 이물을 포함한 부분(도 4의 S)의 질량스펙트럼으로서, 예를 들면, 도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 이물 및 측정물의 질량스펙트럼을 얻는다. 측정물의 질량스펙트럼으로서 도 5(b)에 나타내는 질량스펙트럼을 얻는다. 이물(도 4의 F)의 질량스펙트럼으로서, 이물 및 측정물의 질량스펙트럼으로부터 측정물의 질량스펙트럼을 빼냄으로써, 도 5(c)에 나타내는 질량스펙트럼을 얻을 수 있다. 얻어진 질량스펙트럼으로부터 이물의 특정, 분석을 행할 수 있다.
본 발명의 이물검사장치에 있어서, 이물을 검출하는 검출수단과 마킹수단은 각각 독립해서 존재하는 것이어도 되고, 질량스펙트럼 측정수단에 이물을 검출하는 검출수단과 마킹수단을 합체한 것이어도 된다.
[실시예]
이하에, 본 발명의 이물검사장치를 도면을 참조해서 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 기술적 범위는 이것들로 한정되는 것은 아니다.　
본 실시예에 있어서는, 원자간력 현미경(AFM) 기능을 가지는 나노인덴터장치 (Hysitron 사제: 트라이보인덴터(TriboIndenter))와 TOF－SIMS 장치(ULVAC-PHI 사제: 트리프트III (TRIFT III))를 사용했다.　
측정물로서, 실리콘 웨이퍼 상에 막두께 20㎛정도의 에폭시 수지막 표면에 0.5㎛직경의 폴리스티렌 미립자를 부착시켜 시료를 작성했다. 이 시료를 사용해서 트라이보인덴터에 의해 폴리스티렌 미립자를 검출하고, 이 폴리스티렌 미립자로부 터 5㎛ 떨어진 위치의 에폭시 수지막에 깊이 2㎛정도 깊이의 오목부를 형성했다.
그 후, TOF-SIMS(트리후트 III)에 있어서, Ga + 이온을 1차 이온으로서 사용해서 폴리스티렌 미립자와 오목부가 동일 시야에 들어올 수 있는 영역(50㎛ × 50㎛)에서 1차 이온을 조사해서 발생하는 2차 이온의 질량스펙트럼을 수집했다. 도 5(a) 내지 도 5(c)에 나타내는 처리에 의해서 폴리스티렌 미립자의 질량스펙트럼을 추출한 결과, 주로 검출되는 피크(Mass 91, Mass 115)는 스틸렌 유래의 피크이며, 0.5㎛ 직경의 폴리스티렌 미립자를 검출했다.
따라서, 본 발명의 이물검사장치에 의해 이물의 특정, 분석을 효율적으로 행할 수 있는 것이 명백하다.　
［비교예］
검출수단으로서 레이저 라만장치(일본 분광제 "NR-1800")를 사용해서, 실시예에서 사용한 시료에 대해서 파장 488.0nm의 레이저 빔을 조사해서 검출을 행했 다. 레이저 빔 조사에 의해 폴리스티렌 미립자가 파괴되어, 폴리스티렌 미립자는 검출되지 않았고, 그 결과, 그 위치, 특정, 분석을 행할 수 없었다. 따라서 레이저 빔에 의한 검출에서는, 1㎛ 이하의 미립자를 검출할 수 없는 것이 명백하다.
본 발명을 여기에 개시된 구성을 참조해서 설명했지만, 본 발명은 여기에 기재된 상세에 한정되지 않으며, 본 출원은 다음의 특허청구의 범위 또는 개선의 목적 내에 들어가는 모든 변형예 또는 변경예를 커버하려고 한 것이다.
도 1은 본 발명의 이물 또는 이상비평활물 검사장치의 마킹수단의 일례를 나타내는 개략 구성도;
도 2는 본 발명의 이물 또는 이상비평활물 검사장치의 질량스펙트럼 측정수단의 일례를 나타내는 개략 구성도;
도 3은 본 발명의 이물 또는 이상비평활물 검사장치의 일례를 나타내는 개략 구성도;
도 4는 본 발명의 이물 또는 이상비평활물 검사장치에 있어서의 이물 또는 이상비평활물의 질량스펙트럼을 얻는 방법의 설명도;
도 5(a), 도 5(b), 도 5(c)는 본 발명의 이물 또는 이상비평활물 검사장치에 있어서의 이물 또는 이상비평활물의 질량스펙트럼을 얻는 방법의 설명도.

Claims (9)

  1. 기판형상의 측정물의 표면의 평활도를 측정해서 이물 또는 이상비평활물을 검출하는 검출수단;
    이물 또는 이상비평활물로부터 소정의 수평거리의 측정물의 표면에 오목부를 형성하는 마킹수단; 및
    측정물의 표면에 1차 이온 빔을 조사 및 주사해서 오목부를 검출해서 이 오목부로부터 소정의 수평거리의 위치로부터 방출되는 2차 이온의 질량스펙트럼을 측정하는 질량스펙트럼 측정수단;
    을 가지는 것을 특징으로 하는 이물 또는 이상비평활물 검사장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 검출수단이 원자간력을 이용해서 측정물의 표면의 평활도를 측정하는 수단인 것을 특징으로 하는 이물 또는 이상비평활물 검사장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 마킹수단이 나노인덴터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이물 또는 이상비평활물 검사장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 마킹수단이 상기 질량스펙트럼 측정수단에 사용되는 1차 이온 빔의 주사 범위 내에 이물 또는 이상비평활물과 함께 포함되도록 오목부를 형성하는 것을 특징으로 하는 이물 또는 이상비평활물 검사장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 1차 이온 빔이 이물 또는 이상비평활물의 직경보다 작은 스폿직경을 가지는 것을 특징으로 하는 이물 또는 이상비평활물 검사장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 1차 이온 빔이 금, 비스무트, 갈륨, 인듐, 또는 게르마늄으로 구성되는 군에서 선택된 재료의 이온 빔인 것을 특징으로 하는 이물 또는 이상비평활물 검사장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 질량스펙트럼 측정수단이 질량스펙트럼을 분석하는 데이터처리기구를 가지는 것을 특징으로 하는 이물 또는 이상비평활물 검사장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 질량스펙트럼 측정수단이 비행시간형 2차 이온질량분석장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 이물 또는 이상비평활물 검사장치.
  9. 기판형상의 측정물의 표면의 평활도를 측정해서 이물 또는 이상비평활물을 검출하는 검출공정;
    이물 또는 이상비평활물로부터 소정의 수평거리에 있는 측정물의 표면에 오목부를 형성하는 마킹공정; 및
    측정물의 표면에 1차 이온 빔을 조사 및 주사해서 오목부를 검출해서 이 오목부로부터 소정의 수평거리의 위치로부터 방출되는 2차 이온의 질량스펙트럼을 측정하는 질량스펙트럼측정공정;
    을 가지는 것을 특징으로 하는 이물 또는 이상비평활물 검사방법.
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